قد يبدو خاتم الألماس وقلم الرصاص نقيضين تمامًا، إلى أن ننزع عنهما الرومانسية والطلاء الأصفر. فالحجر في الخاتم والخط الداكن الذي يتركه القلم كلاهما كربون. الفرق في البنية: الذرات نفسها، لكنها محبوسة في ترتيبات مختلفة.
يميل الألماس ببطء إلى التحول نحو الغرافيت، لأن الغرافيت هو صورة الكربون الأقل طاقة عند درجة الحرارة والضغط العاديين. هذا التحول حقيقي، لكنه في الظروف اليومية بطيء إلى حد يجعل الألماس قادرًا على البقاء ملايين إلى مليارات السنين.
في الألماس، ترتبط كل ذرة كربون بأربع ذرات كربون مجاورة داخل شبكة ثلاثية الأبعاد متراصة بإحكام. أما في الغرافيت، فترتبط كل ذرة كربون بقوة بثلاث ذرات مجاورة ضمن صفائح مسطحة، بينما تتماسك تلك الصفائح معًا بروابط ضعيفة فقط.[1] وهذه البنية الطبقية هي السبب في أن الغرافيت يمكن أن يترك أثرًا على الورق. فعلامة قلم الرصاص هي كربون ينفصل على هيئة صفائح دقيقة.
في الظروف العادية، يكون الغرافيت هو الترتيب الأكثر استقرارًا. يوضح الدكتور كريستوفر إس. بيرد، وهو فيزيائي في جامعة West Texas A&M University، أن الألماس يتحلل إلى غرافيت لأن الغرافيت تكوين أقل طاقة في الظروف المعتادة.[1] ولا يحتاج الحجر إلى مادة كيميائية خارجية تهاجمه. ما يلزم هو أن تعيد ذرات الكربون ترتيب نفسها داخليًا، فتكسر بعض الروابط وتكوّن روابط أخرى.
الجدار بين البريق والغرافيت
لا ينهار الألماس ببساطة إلى غرافيت لأن ذراته عالقة خلف حاجز طاقة كبير. يشبّه بيرد الأمر بالوقوف في حفرة ضحلة بجوار حفرة أعمق، وبينهما جدار. الحفرة الأعمق هي المكان الأكثر استقرارًا، لكنك لا تستطيع الوصول إليها إلا إذا حصلت أولًا على طاقة كافية لتسلق الجدار.[1]
يسمي الكيميائيون الألماس مادة شبه مستقرة. فهو ليس صورة الكربون الأقل طاقة عند درجة الحرارة والضغط العاديين، ومع ذلك يمكن أن يبقى عالقًا في بنيته الحالية مدة استثنائية الطول.[1] الديناميكا الحرارية تميل لصالح الغرافيت. أما الحركية الكيميائية، وهي فرع الكيمياء المعني بسرعة حدوث التغيرات، فتمنع الألماس من أن يتغير على نحو مرئي ضمن جدول زمني بشري.
عند درجات حرارة الغرفة المريحة، بعيدًا عن القصف الأيوني الشديد والحرارة القصوى، يكون تحول الألماس إلى غرافيت بطيئًا لدرجة تجعله معدومًا عمليًا.[1] ويكتب بيرد أن ألماسة تُلبس في الإصبع في الظروف البشرية العادية يمكن أن تدوم ملايين إلى مليارات السنين، مما يجعل عبارة “الألماس إلى الأبد” تقريبًا ممتازًا في الحياة اليومية.[1]
بل إن بعض التقديرات تمدد المقياس الزمني أكثر من ذلك. فعند درجة حرارة الغرفة، وُصف سنتيمتر مكعب من الألماس بأنه يحتاج إلى زمن أطول بكثير من عمر الكون كي يتحول بالكامل إلى غرافيت؛ أما عند درجات حرارة عالية جدًا، فقد تصبح العملية أوضح بكثير.[3] ومن ينتظر أن يتحول خاتم زفاف إلى غرافيت قلم رصاص يراهن رهانًا لا يستطيع أي عمر بشري أن يجنيه.
كيف تستعجل ألماسة
تمنح الحرارة ذرات الكربون طاقة. ويشير بيرد إلى أن تسخين الألماس أو قصفه بالأيونات يمكن أن يمنح الذرات طاقة كافية لعبور الحاجز وإعادة ترتيب نفسها باتجاه الغرافيت.[1] وهناك نوع آخر من التدمير ممكن أيضًا. ففي وجود الأكسجين وعند درجات حرارة عالية، يمكن أن يحترق الألماس متحولًا إلى ثاني أكسيد الكربون بدلًا من أن يصبح غرافيتًا.[2]
أما الضغط فيدفع الكربون في الاتجاه المعاكس. فالألماس يكون مفضلًا تحت الضغط العالي، وهذا جزء من سبب تشكله في أعماق الأرض لا على سطح مكتب.[2] وكثير من الألماسات الطبيعية الصالحة للجواهر قديمة جدًا، وغالبًا ما يؤرخ عمرها بما بين نحو مليار و3.3 مليارات سنة.[2] وهي تبقى لأن الكربون، ما إن يتخذ بنية الألماس، يصبح التراجع عن تلك البنية أمرًا بالغ الصعوبة.
الشعار القديم خاطئ فيزيائيًا ومفيد عمليًا. فالألماس ليس أبديًا بالمعنى الدقيق. إنه كربون عالق في ترتيب لامع وعنيد، يميل على نحو يكاد لا يُدرك نحو الاستقرار الرمادي الباهت للغرافيت. على الإصبع، يظل الحجر متلألئًا. أما على المقياس الذي تبحث فيه المادة عن موطنها الأقل طاقة، فقد كان قلم الرصاص ينتظر منذ البداية.
